DE19914098C2 - Verfahren zur Entwässerung von Rohbraunkohle durch Zentrifugieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Rohbraunkohle durch Zentrifugieren.

Rohbraunkohle enthält erhebliche Mengen an Wasser, das in Kapillaren und Poren physikalisch und chemisch gebunden ist. Der Gehalt an gebundenem Wasser kann bis zu 65 Gew.-% betragen. Bei der Verbrennung einer nicht vorgetrockneten oder entwässerten Braunkohle entstehen durch die Ver­ dampfung des im Brennstoff enthaltenen Wassers erhebliche thermodynamische Verluste. Eine beachtliche Wirkungsgrad­ steigerung und Kostensenkung bei der Stromerzeugung in Braunkohlekraftwerken ist möglich, wenn der Wassergehalt der Rohbraunkohle mit einem effizienten Verfahren reduziert wird.

Bei einem aus WO 96/10064 bekannten Verfahren wird die zu entwässernde Rohbraunkohle in eine Filterpresse eingebracht und durch Einleiten von Wasserdampf aufgeheizt. Während der Wasserdampfbeheizung wird der Brennstoff in der Druckkammer der Filterpresse mit einem Druck beaufschlagt, der kleiner ist als der Sattdampfdruck des eingeleiteten Heizdampfes. Wenn eine Arbeitstemperatur erreicht ist, die ausreicht, um die physikalisch/chemische Bindung des Wassers an dem Brennstoff zu lösen, wird der Preßdruck auf Werte oberhalb 20 bar erhöht und das Wasser durch Filtration abgetrennt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen werden chargenweise betriebene Plattenfilter eingesetzt, oder es wird mit einer im kontinuierlichen Betrieb arbeitenden Durchlauffilterpresse, die nach Art einer Doppelbandpresse ausgebildet ist, gearbeitet. Insbesondere bei der kontinuierlichen Durchlauffilterpresse ist die Abdichtung des Heizbereiches gegen austretenden Heizdampf problematisch. Ferner ist die Druckfiltration mit dem Nachteil verbunden, daß die Öffnungen der Siebplatten verstopfen und der Filtratmengenstrom im Laufe der Zeit abnimmt. Schließlich ist nachteilig, daß das abgepreßte Wasser erhebliche Mengen an feinteiligem Feststoff enthält und eine verhältnismäßig aufwendige Abwasseraufbereitung erforderlich ist.

Ferner sind Trocknungsverfahren für Braunkohle bekannt (AT-PS 366 090, AT-PS 369 423, AT-PS 366 405). Die zu entwässernde Braunkohle wird zunächst in einem Autoklaven bei Tempe­ raturen oberhalb 200°C und hohen Drücken getrocknet, wobei vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 250°C gear­ beitet wird. Die entsprechende Sattdampftemperatur, die sich in dem Autoklaven einstellt, beträgt ca. 40 bar. Das weitgehend entwässerte Produkt wird anschließend einer Zentrifuge zugeführt, in der bei gleichem Druck und gleicher Temperatur eine Nachbehandlung vorgenommen wird. Der Energiebedarf für die Trocknung, bei der das in der Kohle enthaltene Wasser verdampft wird, ist groß. Die Trocknung im Autoklaven ist ferner apparativ aufwendig.

Aus AT 380 268 B ist ein Verfahren zur Entwässerung von Torf bekannt, bei dem das zu entwässernde Material im Anschluss an eine mechanische Vorentwässerung einer Filtrations­ zentrifuge zugeführt wird, deren Arbeitsraum unter einer Sattdampfatmosphäre steht. Während der Sattdampfbeauf­ schlagung wird das Aufgabegut durch Zentrifugieren mechanisch entwässert, wobei der Torfkuchen verdichtet bzw. verpresst wird und das im Torf enthaltene Wasser ausgepresst wird. Zur Vorentwässerung von wasserreichem Torf werden ferner auch Dekantierzentrifugen eingesetzt (DE 28 50 825 A1). Die Bindung von Wasser in Braunkohle unterscheidet sich beträchtlich von der Bindung von Wasser in Torf, so dass für Torf entwickelte Verfahren nicht unmittelbar auch auf Rohbraunkohle übertragbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine wirksame mechanisch-thermische Ent­ wässerung von Braunkohle mit großer und gleich bleibender Durchsatzleistung ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Entwässerung von Rohbraunkohle, wobei die Rohbraunkohle durch Einleiten von Heißwasser und/oder Wasserdampf auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt und als Kohleschlamm in eine Vollwand­ zentrifuge eingeleitet wird, deren Arbeitsraum unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemperatur entsprechenden Druck steht, und wobei in der Rohbraunkohle gebundenes Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt und als Überlauf aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge abgezogen wird, das zur direkten oder indirekten Vorwärmung der zu entwässernden Rohbraunkohle verwendet wird.

Die mechanische Entwässerung in einer Vollwandzentrifuge ist ein Dekantiervorgang und beruht auf einer Sedimentation von Feststoffen im Zentrifugalfeld. Vollwandzentrifugen, auch Dekantierzentrifugen genannt, werden im Rahmen der bekannten Maßnahmen zum Trennen von flüssigen, nicht löslichen Phasen, zur Klärung von Suspensionen, zur Eindickung von Schlämmen und zur Stromklassierung von dispergierten Feinkornkollektiven verwendet. Überraschend ist, dass in Kombination mit einer thermischen Behandlung die Sedimentation im Zentrifugalfeld auch zur Entwässerung von Rohbraunkohle, die einen hohen Gehalt an gebundenem Wasser enthält, wirksam eingesetzt werden kann. Durch die Klärung des wässrigen Rückstandes in der Vollwandzentrifuge fällt ein Wasser an, das weitgehend feststofffrei ist. Das vereinfacht die Abwasseraufbereitung. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht anfällig gegen Verschmutzungen durch feinteilige Feststoffe.

Die zu entwässernde Rohbraunkohle wird der Vollwand­ zentrifuge mit einem stetigen Aufgabestrom zugeführt. Die Einspeisung der Rohbraunkohle in den unter Dampfdruck stehenden Arbeitsraum der Zentrifuge ist durch Förderpumpen, z. B. Exzenterschneckenpumpen, leicht realisierbar. Zusätzlich zur Direktbeheizung kann der Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge indirekt beheizt werden.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß zur Aufheizung des Brennstoffes und/oder des Arbeitsraumes der Vollwandzentrifuge Wasserdampf verwendet wird, der aus einem Turbinen eines Kraftwerks antreibenden Dampfstrom abgezweigt worden ist. In einem Braunkohlekraftwerk mit gekoppeltem Wasserdampfkreislauf wird der für die mechanisch-thermische Entwässerung des Brennstoffes benötigte Wasserdampf vorzugsweise hinter einer Hochdruck­ turbine und vor einer Zwischenüberhitzung abgezweigt.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre kann die Vollwandzentrifuge im Chargenbetrieb arbeiten. Bei einem Chargenbetrieb wird während der Laufzeit einer Charge Aufgabegut kontinuierlich zugeführt und bei der Entwässerung anfallendes Wasser als Überlauf abgezogen. Im Anschluss an die Chargenlaufzeit wird der Feststoff mit einer Austragseinrichtung entnommen. Als Austragsein­ richtung kann beispielsweise eine Schnecke oder eine Schäl­ vorrichtung eingesetzt werden. Unter die erfindungsgemäße Lehre fällt auch eine vollkontinuierliche Betriebsweise. Bei einer vollkontinuierlichen Betriebsweise arbeitet die Vollwandzentrifuge mit einem kontinuierlichen Feststoffaustrag und ist zu diesem Zweck mit einer unabhängig angetriebenen Austragschnecke ausgerüstet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt das Anlagenschema zur Entwässerung von Rohbraunkohle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die zu entwässernde Rohbraunkohle wird durch einen Schneckenförderer 1 einer Vollwandzentrifuge 2 zugeführt. Vor der Einspeisung wird die Rohbraunkohle durch Einleiten von Wasserdampf, das über eine Wasserdampfleitung 3 zugeführt wird, auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt. Bei dieser Arbeitstemperatur, die auch im Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 herrscht, wird das im Brennstoff gebundene Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt und als Überlauf 4 aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 abgezogen. Der von gebundenem Wasser befreite und damit weitgehend entwässerte Feststoff 5 wird chargenweise oder durch eine mit Differenzdrehzahl laufende Austragschnecke 6 kontinuierlich ausgetragen.

Der Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 kann ferner indirekt beheizt werden. Die indirekte Beheizung erfolgt ebenfalls mittels Dampf, der durch die Leitung 3 zugeführt wird. Kondensat 7 wird unterseitig abgeleitet.

Am Überlauf 4 der Vollwandzentrifuge wird Wasser mit einer Temperatur zwischen 60 und 200°C abgezogen. Ein Teilstrom wird über eine Rückführleitung 8 der zu entwässernden Braunkohle zugemischt, die dadurch vorgewärmt wird. Der Wasserdampfstrom zur Aufheizung des Brennstoffes kann aus dem Wasserdampfkreislauf eines Braunkohlekraftwerkes, vorzugsweise hinter eine Turbine, abgezweigt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Entwässerung von Rohbraunkohle durch Zentrifugieren, wobei die Rohbraunkohle durch Einleiten von Heißwasser und/oder Wasserdampf auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt und als Kohleschlamm in eine Vollwandzentrifuge eingeleitet wird, deren Arbeitsraum unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemperatur entsprechenden Druck steht, und wobei in der Rohbraunkohle gebundenes Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt und als Überlauf aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge abgezogen wird, das zur direkten oder indirekten Vorwärmung der zu entwässernden Rohbraunkohle verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge indirekt beheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Beheizung der Rohbraunkohle und/oder des Arbeitsraumes der Vollwandzentrifuge Wasserdampf verwendet wird, der aus einem Turbinen eines Kraftwerks antreibenden Dampfstrom abgezweigt worden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vollwandzentrifuge im Chargenbetrieb arbeitet und während der Laufzeit einer Charge Aufgabegut zugeführt sowie bei der Entwässerung anfallendes Wasser abgezogen wird und wobei im Anschluss an die Chargenlaufzeit der Feststoff mit einer Austragseinrichtung entnommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vollwandzentrifuge mit einem kontinuierlichen Feststoff­ austrag arbeitet.